2018四川高考數學(全國卷3)理科21題以泰勒公式為命題背景(同時深挖去年高考題)和它的另類解法的瞎談


已知\(f(x)=(2+x+ax^2)\ln(1+x)-2x\)

(2)若\(x=0\)\(f(x)\)的極大值點,求實數\(a\)的值.

其實該問可以寫的更簡潔一點,那個“大”字可以不要,或者直接改為“若$f(x)\leqslant 0$, 求$a$的值.”

其實就是去年高考題的深挖,雖然我們也進行了,但是力度沒有高考強.

2017年四川高考數學(全國卷3)理科21題第1問

已知函數\(f(x)=x-1-a\ln x\)

(1)若\(f(x)\geqslant 0\),求\(a\)的值\(.\)

{\bf 練習(自編題)}已知不等式\(2x\ln x+a(x-a)(x-1)\geqslant 0\)恆成立,求實數\(a\)的值.

{\color{red}{\bf 分析:}}令\(f(x)=2x\ln x+a(x-a)(x-1)\),則易知\(f(1)=0\)

\(\Rightarrow f'(1)=0\)(其中\(f'(x)=2+2\ln x+a(x-1)+a(x-a)\))

\(\Rightarrow 2+a(1-a)=0\)

\(\Rightarrow a=2\)\(a=-1\)

檢驗:當\(a=-1\)時,\(f(x)=2x\ln x-(x+1)(x-1)\)

\(\Rightarrow f'(x)=2+2\ln x-2x=2[\ln x-(x-1)]\leqslant 0\)(其中用到切線放縮“\(x-1\geqslant \ln x\)”)

此時,雖然\(f(1)=0\),但是\(x=1\)並不是函數\(f(x)\)的最小值點{\color{red}{\bf (思考:此時發生的現象是什么?)}}

\(a=2\)時,\(f(x)=2x\ln x+2(x-2)(x-1)\)

\(\Rightarrow f'(x)=2\ln x+4x-4\)(其中\(f'(x)\)單調遞增且\(f'(1)=0\))

$\Rightarrow \(函數\)f(x)$的草圖

顯然,此時\(f(x)_{_{min}}=f(1)=0\),因此\(a=2\)符合條件。

綜上可知,\(a=2\).

現在對這題的另類解法進行瞎談

想法一:當\(m\rightarrow 0\)時,上圖\(h(x)\)在點\((m,h(m))\)處的二階泰勒展開\(g(x)\rightarrow 2+x-\dfrac{1}{6}x^2\)

得到\(a=-\dfrac{1}{6}\)(還要驗證,此處略去)

想法二:用鄰域的思想來處理,道理自己想(計算還可以去分母,這樣計算更簡單,讀者自己去算哈)

\(f'(x)=(1+2ax)\ln(1+x)+\dfrac{ax^2-x}{1+x}\Rightarrow f'(0)=0\)

恆成立,

\(f''(x)=2ax\ln(1+x)+\dfrac{1+2ax}{1+x}+\dfrac{ax^2+2ax-1}{(1+x)^2}\Rightarrow f''(0)=0\)

恆成立,

\(f'''(x)=\dfrac{2a}{1+x}+\dfrac{2a(x+1)-(1+2ax)}{(1+x)^2}+\dfrac{(2ax+2a)(1+x)^2-2(1+x)(ax^2+2ax-1)}{(1+x)^4}\Rightarrow f'''(0)=6a+1=0\)

恆成立, 得到\(a=-\dfrac{1}{6}\)(還要驗證,此處略去)


和它相似的題,方法一、二和上面一樣,方法三如下



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